JP6436329B2

JP6436329B2 - 分散型電源の状態検知プログラム、記録媒体、監視端末及び通信装置

Info

Publication number: JP6436329B2
Application number: JP2013229645A
Authority: JP
Inventors: 史迅大垣; 英昭永利; 省互一村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: JP2015091170A

Description

本発明は、分散型電源の状態検知プログラム、記録媒体、監視端末及び通信装置に関するものである。

近年、太陽光発電や燃料電池などの分散型電源を利用した分散型電源装置が普及しつつある。分散型電源装置は、分散型電源によって発電された直流の電力を、例えばパワーコンディショナ等のコンバータを利用して交流の電力に変換して商用電力系統へ出力している。また、これらの分散型電源装置では、例えばコンバータの電力情報を取得して、分散型電源装置の稼働状態を判定する計測モニター装置も開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の計測モニター装置では、複数の分散型電源及びこの分散型電源に対応するコンバータを有する分散型電源装置に接続され、複数のコンバータ毎に発電電力量と予め決められた基準判定値とを比較して稼働状態（異常状態か否か）を判定している。

特開２０１２−８８２６０号公報

しかしながら、予め決められた基準判定値でコンバータが異常状態であるか否かを判定する場合、太陽光パネルのように環境によっては一部が陰となって発電容量が一時的に減ってしまい、基準判定値以下となる虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、分散型電源の異常状態をより確実に判定することができる分散型電源の状態検知プログラム、記録媒体、監視端末及び通信装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、状態検知プログラムは、同一種の複数の分散型電源及び該分散型電源から出力される直流電圧を所定の電圧に変換するコンバータを有する３つ以上の分散型電源装置と接続されるコンピュータに、前記３つ以上の分散型電源装置から該分散型電源装置の状態情報を取得させる情報取得機能と、取得した前記３つ以上の分散型電源装置の状態情報のうちの特定の分散型電源装置の状態情報と他の複数の分散型電源装置の状態情報との差のそれぞれと所定の閾値とを比較し、前記差のうちの少なくとも２つが前記所定の閾値を超えた状態となっている場合に、前記特定の分散型電源装置が異常であると判定させる異常判定機能とを実行させることを特徴とする。

また上記構成において、前記３つ以上の分散型電源装置の状態情報として電力情報を取得させる情報取得機能と、取得した前記３つ以上の分散型電源装置の電力情報のうちの前記特定の分散型電源装置の電力情報と前記他の複数の分散型電源装置の電力情報との差のそれぞれと所定の閾値とを比較し、前記差のうちの少なくとも２つが前記所定の閾値を超えた状態となっている場合に、異常であると判定させる異常判定機能とを前記コンピュータに実行させることが好ましい。

また上記構成において、外部ネットワークを介して前記コンピュータに接続された外部接続装置に対して異常である旨を報知するように前記コンピュータを実行させることが好ましい。

上記課題を解決するために、記録媒体は、上記いずれかの状態検知プログラムを記録してコンピュータ読み取り可能なことを特徴とする。
上記課題を解決するために、監視端末は、上記いずれかの状態検知プログラムを実行可能なことを特徴とする。

上記課題を解決するために、通信装置は、上記いずれかの状態検知プログラムを実行可能なことを特徴とする。

本発明の分散型電源の状態検知プログラム、記録媒体、監視端末及び通信装置によれば、分散型電源の異常状態をより確実に判定することができる。

実施形態におけるエネルギーモニタシステムの概略構成図である。パワーコンディショナの異常状態判定の一例について説明するための説明図である。メールの送信タイミングについて説明するためのタイミングチャートである。

以下、エネルギーモニタシステムの一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、エネルギーモニタシステムは、複数の分散型電源装置１１ａ〜１１ｃの各種計測や情報の収集を行うものであり、計測ユニット２１と、収集ユニット３１とを備える。複数の分散型電源装置１１ａ〜１１ｃは、それぞれ分散型電源としての同一種の太陽光パネル１２ａ〜１２ｃと、接続箱１３ａ〜１３ｃと、パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃとを有する。パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃは、直流電力を交流電力へ変換するコンバータを含む。分散型電源装置１１ａ〜１１ｃのパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃは、電力を高圧に変換（昇圧）し商用電源に連系するキュービクル（高圧受変電設備）１６と接続されている。

エネルギーモニタシステムを構成する計測ユニット２１は、電力などのエネルギー量を主に計測するもので、１台に複数（例えば３つ）の回路を接続し、各回路での電流、電圧、電力、力率、積算電力量などを計測する。計測ユニット２１に接続する回路としては、例えば分散型電源装置１１ａ〜１１ｃを含む回路や、図示しないが照明設備を含む回路や空調設備を含む回路などがある。計測する場合には、これら回路にカレントトランス２２を取り付け、ＣＴケーブル２３を介してカレントトランス２２と計測ユニット２１との間を接続する。

また、計測ユニット２１は、例えばパルス発信式のガスメータ２５や流量計２６からのパルスを入力することで、ガスや水道の使用量も計測することが可能である。すなわち、ガスメータ２５や流量計２６では、所定の使用量を計測する毎にパルスを出力する。したがって、計測ユニット２１では、ガスメータ２５や流量計２６からのパルスを入力してカウントすることで、ガスメータ２５や流量計２６におけるガス・水道の使用量を積算して計測することができる。計測する場合には、パルス入力ケーブル（図示せず）を介してガスメータ２５や流量計２６と計測ユニット２１との間を接続する。

収集ユニット３１は、前記計測ユニット２１で得たエネルギー量の計測データの収集や、分散型電源装置１１ａ〜１１ｃからの状態情報が取得可能となっている。収集ユニット３１は、各種の各種情報の収集や取得の際に通信を行う通信部３１ａと、取得した各種情報を適宜処理する制御部３１ｂとを有する。通信部３１ａは、例えばＭｏｄｂｕｓ規格のシリアル通信プロトコルで通信が行われる。なお、通信部３１ａにおける通信時の通信プロトコルはＭｏｄｂｕｓ規格に限らず、適宜変更してもよい。

図１に示すように、収集ユニット３１の通信部３１ａと計測ユニット２１との間は、例えばＲＳ−４８５規格の通信線を用いて接続している。これにより、収集ユニット３１と計測ユニット２１との間でシリアル通信を行い、収集ユニット３１は計測ユニット２１で得た計測データを収集する。なお、通信部３１ａと計測ユニット２１との間における通信線は、ＲＳ−４８５規格に限らず、適宜変更してもよい。

また、収集ユニット３１は、収集した計測データを監視端末としてのパーソナルコンピュータ４１等で閲覧可能なデータ形式（例えば、ＣＳＶ（Comma-Separated Values）形式やＨＴＭＬ（HyperText Markup Language）形式）に変換し、内蔵メモリ（図示せず）に記憶する。

また、収集ユニット３１の通信部３１ａは、分散型電源装置１１ａ〜１１ｃのパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃとＲＳ−４８５規格の通信線ＣＬを用いて接続される。なお、通信線ＣＬは各パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ毎に独立して前記通信部３１ａが有する通信ポートに接続される。

そして、収集ユニット３１の制御部３１ｂは、予め前記パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃから分散型電源装置１１ａ〜１１ｃの状態情報を取得する情報取得機能を有する。状態情報としては、分散型電源装置１１ａ〜１１ｃの現在発電中の瞬間電力などの電力情報が挙げられる。

ちなみに、収集ユニット３１による状態情報の取得タイミングは、例えば、収集ユニット３１の制御部３１ｂから通信部３１ａを介して定期的又は不定期でパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ側にリクエスト信号を出力し、そのリクエスト信号を受けたパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃが状態情報を送信することで取得する。なお、取得タイミングはこれに限らない。例えば、パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃから所定のタイミング毎に状態情報が送信される度に通信部３１ａを介して制御部３１ｂが取得する方法を採用してもよい。

収集ユニット３１は、現在の日照量を計測する日照計３２と現在の気温を計測する気温計３３と変換部３４を介して接続される。変換部３４は、前記日照計３２及び気温計３３の出力信号を前記収集ユニット３１が取扱可能なＤＣ４〜２０ｍＡに変換するようになっている。

通信部３１ａは、外部ネットワークであるイーサネット（登録商標）規格を採用したローカルエリアネットワーク（以下、単にＬＡＮという）３５と接続される。
収集ユニット３１の制御部３１ｂは、通信部３１ａ及び前記ＬＡＮ３５を介して外部端末の一例であるテレビジョン３６などに対してＨＴＭＬ（HyperText Markup Language）形式のデータを送信可能となっている。これによって、例えば、ＨＴＭＬ形式対応のブラウザ（ＷＥＢブラウザ等）を有するパーソナルコンピュータ４１やテレビジョン３６などであれば、後からソフトウェア等を導入しなくても閲覧が可能となっている。

収集ユニット３１は、前記ＬＡＮ３５を介して外部ネットワークとしてのインターネット網Ｎとも接続されている。このため、収集ユニット３１は、インターネット網Ｎと接続されたメールサーバＭＳを利用して所定の監視端末であるパーソナルコンピュータ４１やスマートフォン４２で受信可能に設定されたメールアドレスに対してメールの送信が可能となっている。ここで、収集ユニット３１の制御部３１ｂは、例えば、パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃから取得した状態情報、日照計３２で得られた日照量データ、気温計３３で得られた気温データを含んだ情報をメール形式に変換して、例えばＳＭＴＰ（Simple Mail Transfer Protocol）を利用してメール送信が可能となっている。

図１及び図２に示すように、制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃから取得した電力値（状態情報）を比較して異常状態か否かを判別する異常判定機能を有する。具体的には、制御部３１ｂは、各パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ毎に取得した電力値を互いに比較する。制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ａの電力値とパワーコンディショナ１４ｂの電力値との差ｄ１を所定の電力範囲（閾値）ｄｔと比較する。制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ｂの電力値とパワーコンディショナ１４ｃの電力値との差ｄ２を所定の電力範囲ｄｔと比較する。更に、制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ａの電力値とパワーコンディショナ１４ｃの電力値との差ｄ３を所定の電力範囲ｄｔと比較する。そして、制御部３１ｂは、前記差ｄ１，ｄ２，ｄ３が所定の電力範囲ｄｔを超えたか否かでパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ毎の異常状態を判別する。

図１及び図３に示すように制御部３１ｂは、正常状態から異常状態になったと判別すると（図３中、時刻ｔ１）、異常状態であるパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃの情報を少なくとも含んでメール送信が行われる。また、さらに、制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃから取得した電力値（状態情報）から異常状態であったパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃが正常状態となると（図３中時刻ｔ２）、正常状態である旨のメールを送信する。

また、収集ユニット３１は、ＳＤメモリカード（登録商標）などの携帯型メモリカードを差し込み可能なスロットを有し、携帯型メモリカードにデータの追記や削除が可能となっている。これにより、例えば時間別のロギングデータや日別のロギングデータをメモリカードで持ち運び、各種コンピュータにおいて閲覧したりデータ解析したりすることが可能となっている。また、収集ユニット３１はＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に対応したコネクタを有し、コネクタに接続された機器に対してデータの移動やコピー、データの閲覧が可能となっている。これにより、例えば時間別のロギングデータや日別のロギングデータを各種コンピュータにおいて閲覧したりデータ解析したりすることが可能となっている。

次に、上記のように構成されたエネルギーモニタシステムの一動作例（作用）を説明する。
分散型電源としての太陽光パネル１２ａ〜１２ｃは、主に太陽からの光エネルギーから直流電力を発生させる。太陽光パネル１２ａ〜１２ｃによって発生された直流電力は接続箱１３ａ〜１３ｃを介してパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃに入力される。パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃでは、入力された直流電力を交流電力に変換し、キュービクル１６に出力する。キュービクル１６は、パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃから入力される交流電力の一部又は全部を高圧に変圧（昇圧）し、その変圧した電力の一部又は全部を電力会社に供給する。そして、電力会社ではキュービクル１６から供給された電力を買い取ることとなる。

ここで、計測ユニット２１は、分散型電源装置１１ａ〜１１ｃで発電された電力や、ガスメータ２５で得られるガスの使用量並びに流量計２６で得られる水の使用量等のエネルギー量を計測する。

また、収集ユニット３１は、計測ユニット２１で計測されたエネルギー量を収集する。さらに収集ユニット３１は、パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃから出力されるパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃを含む分散型電源装置１１ａ〜１１ｃの状態情報の一例として、各パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃでの電力値を取得する。

制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ毎で得られた電力値、日照計３２で得られた日照量データ、気温計３３で得られた気温データを含んだ情報をメール形式に変換してパーソナルコンピュータ４１やスマートフォン４２に送信する。

さらに図１及び図２に示すように制御部３１ｂは、各パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃで得られた電力値同士を比較する。具体的には制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ａの電力値とパワーコンディショナ１４ｂの電力値との差ｄ１を所定の電力範囲ｄｔと比較する。制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ｂの電力値とパワーコンディショナ１４ｃの電力値との差ｄ２を所定の電力範囲ｄｔと比較する。更に、制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ａの電力値とパワーコンディショナ１４ｃの電力値との差ｄ３を所定の電力範囲ｄｔと比較する。

そして、制御部３１ｂは、前記差ｄ１，ｄ２，ｄ３が所定の電力範囲ｄｔを超えたか否かでパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ毎の異常状態を判別する。ここで、図２に示すように、差ｄ２及び差ｄ３が電力範囲ｄｔを超えた場合、制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ｃが異常であると判定する。そして、制御部３１ｂは、図３に示すように、正常状態から異常状態に変化すると（図３中ｔ１）、異常状態であるパワーコンディショナ１４ｃを特定する情報を含んで異常状態である旨のメール情報を所定のパーソナルコンピュータ４１やスマートフォン４２に送信する。また、制御部３１ｂは、異常状態から正常状態に変化すると（図３中ｔ２）、正常状態である旨のメール情報を所定のパーソナルコンピュータ４１やスマートフォン４２に送信する。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）収集ユニット３１は、複数の分散型電源装置１１ａ〜１１ｃの状態情報として電力情報（電力値）を取得し、取得した複数の分散型電源装置１１ａ〜１１ｃの電力情報を比較する。そして収集ユニット３１は、いずれかの電力情報が他の電力情報よりも所定の閾値ｄｔを超えた状態となっている場合に、異常であると判定する。これにより、太陽の光エネルギー等で発電量が変化する複数の分散型電源装置１１ａ〜１１ｃ同士で比較するため、より確実に分散型電源装置１１ａ〜１１ｃ（パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ）の異常を検知することが可能となる。

（２）収集ユニット３１は、外部ネットワークであるインターネット網Ｎを介して前記収集ユニット３１に接続された外部接続装置であるパーソナルコンピュータ４１やスマートフォン４２に対して異常である旨を報知する。これにより、外部接続装置であるパーソナルコンピュータ４１やスマートフォン４２を使用する使用者が異常である旨を確認することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、収集ユニット３１からメール送信によって外部接続装置であるパーソナルコンピュータ４１やスマートフォン４２に対して異常状態である旨の報知する構成としたが、これに限らない。

・上記実施形態では、通信装置としての収集ユニット３１に状態検知プログラムである情報取得機能や異常判定機能によって状態情報の取得や異常の判定を実行させる構成としたが、これに限らない。例えば、監視端末及び外部接続装置としてのパーソナルコンピュータ４１やスマートフォン４２で情報取得機能や異常判定機能を実行する構成を採用してもよい。

また、ＣＤ−ＲＯＭやＳＤカードなどの記憶媒体にコンピュータに情報取得機能や異常判定機能を実行させる状態検知プログラムを記録したものを採用してもよい。
・上記実施形態では、分散型電源装置１１ａ〜１１ｃの状態情報として電力値（電力情報）を用いたが、これに限らない。例えば分散型電源装置１１ａ〜１１ｃとの通信状態を状態情報として用いてもよい。具体的には、制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ毎にパワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃとの通信状態がチェックしてエラー（通信エラー）を取得する。制御部３１ｂは、パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ毎に得られた通信エラーの回数や通信エラーが継続して続いている時間などを比較して、それが所定のエラー範囲（所定のエラー数や所定のエラー継続時間）を超えた状態となると異常であると判定する。このような判定方法であっても分散型電源装置１１ａ〜１１ｃ（パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ）の異常状態を検出することが可能である。

・上記実施形態では、３つの分散型電源装置１１ａ〜１１ｃ（パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ）を含む回路を収集ユニット３１や、計測ユニット２１に接続する構成としたが、これに限らない。例えば、４つ以上の分散型電源装置１１ａ〜１１ｃ（パワーコンディショナ１４ａ〜１４ｃ）を含む回路を収集ユニット３１や、計測ユニット２１に接続してもよい。

・上記実施形態では分散型電源として、複数の太陽光パネル１２ａ〜１２ｃを用いたが、これに限らず、複数の燃料電池や複数の蓄電池を用いてもよい。
・上記実施形態並びに上記各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１１ａ〜１１ｃ…分散型電源装置、１２ａ〜１２ｃ…太陽光パネル（分散型電源）、１４ａ〜１４ｃ…パワーコンディショナ（コンバータ）、３１…収集ユニット（コンピュータ及び通信装置）、３１ａ…通信部、３１ｂ…制御部、３５…ＬＡＮ（外部ネットワーク）、４１…パーソナルコンピュータ（外部接続装置）、４２…スマートフォン（外部接続装置）、Ｎ…インターネット網（外部ネットワーク）。

Claims

同一種の分散型電源と、前記分散型電源から出力される直流電圧を所定の電圧に変換するコンバータとを有する分散型電源装置を３つ以上含む装置群に対して、前記装置群を構成する３つ以上の前記分散型電源装置それぞれと接続されるコンピュータに、
前記コンピュータに接続されている前記３つ以上の分散型電源装置それぞれから前記分散型電源装置の状態情報を取得させる情報取得機能と、
異常判定に係る前記分散型電源装置を特定の分散型電源装置として前記コンピュータに異常判定させて前記特定の分散型電源装置を順に替えることにより前記３つ以上の分散型電源装置の全てについて異常判定させる機能であって、前記特定の分散型電源装置の状態情報と前記特定の分散型電源装置以外の他の複数の分散型電源装置の状態情報それぞれとの差を算出し、前記特定の分散型電源装置の状態情報と前記他の複数の分散型電源装置の状態情報との差のそれぞれを所定の閾値と比較し、前記差のうちの少なくとも２つが前記所定の閾値を超えた状態となっている場合に、前記特定の分散型電源装置が異常であると判定させる異常判定機能とを実行させる状態検知プログラム。
請求項１に記載の状態検知プログラムにおいて、
前記コンピュータに接続されている前記３つ以上の分散型電源装置それぞれから前記分散型電源装置の状態情報として電力情報を取得させる情報取得機能と、
異常判定に係る前記分散型電源装置を特定の分散型電源装置として前記コンピュータに異常判定させて前記特定の分散型電源装置を順に替えることにより前記３つ以上の分散型電源装置の全てについて異常判定させる機能であって、前記特定の分散型電源装置の電力情報と前記特定の分散型電源装置以外の他の複数の分散型電源装置の電力情報それぞれとの差を算出し、前記特定の分散型電源装置の電力情報と前記他の複数の分散型電源装置の電力情報との差のそれぞれを所定の閾値と比較し、前記差のうちの少なくとも２つが前記所定の閾値を超えた状態となっている場合に、前記特定の分散型電源装置が異常であると判定させる異常判定機能とを前記コンピュータに実行させることを特徴とする状態検知プログラム。
請求項１または２に記載の状態検知プログラムであって、
外部ネットワークを介して前記コンピュータに接続された外部接続装置に対して異常である旨を報知するように前記コンピュータを実行させることを特徴とする状態検知プログラム。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の状態検知プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の状態検知プログラムを実行可能な監視端末。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の状態検知プログラムを実行可能な通信装置。